JIPB | 中国农科院植物保护研究所周焕斌团队开发复合型鸟嘌呤碱基编辑器
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科学
2024-07-04 11:00
北京
CRISPR介导的碱基编辑器在植物功能基因组学和作物遗传改良研究中已得到广泛应用。特别是碱基编辑介导的内源基因定向进化在人工创制抗病虫和耐除草剂作物新种质方面具有重要意义，能够打破抗性育种对现有抗性资源的依赖。近期朱健康院士团队率先开发了植物定点鸟嘌呤碱基编辑工具。然而基于鸟嘌呤的复合型碱基编辑器尚待开发。近日，中国农业科学院植物保护研究所抗病虫作物生态安全评价与利用创新团队在JIPB 发表了题为“Developing guanine base editors for G-to-T editing in rice”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jipb.13729)。该研究通过使用DNA糖基化酶MPGv6.3构建了水稻鸟嘌呤碱基编辑器，实现了水稻中鸟嘌呤碱基的编辑，并在此基础上融合DNA脱氨酶，构建了复合型水稻碱基编辑器，实现了在水稻中对鸟嘌呤与胞嘧啶或鸟嘌呤与腺嘌呤的共同编辑，为植物抗性基因功能研究与分子育种提供了技术支撑。该研究首先将DNA糖基化酶MPGv6.3分别与spCas9n和SpRYn相结合，构建了水稻鸟嘌呤碱基编辑器rBE121和rBE123。研究结果表明，rBE121和rBE123均可以在水稻基因组中实现G到T的碱基编辑，其中编辑窗口位于PAM序列5’端上游的6-14bp区域。rBE121的编辑效率为6.98%到12.50%，而rBE123的编辑效率为1.20%到7.80%。此外，rBE123在OsHPPD位点还产生了G到A的编辑事件。在此基础上，将不同的DNA脱氨酶与rBE121结合，构建了一系列复合型碱基编辑器，旨在靶点处实现复合型碱基编辑。研究发现，在OsGS1位点检测到0.89%的C到T和G到C的共同编辑效率，在OsALS1位点分别检测到1.04%的A到G和G到T共编辑事件以及A到G和G到C共编辑事件。这些基于MPGv6.3的鸟嘌呤复合型碱基编辑工具为水稻基因编辑和人工定向进化提供了新的手段，推动了水稻抗性基因功能研究与分子育种的应用。![]()
图1. 鸟嘌呤碱基编辑器和复合型碱基编辑器在水稻中实现碱基编辑中国农业科学院植保所与中国农业大学联合培养博士生柳浪和中国农业科学院植保所与海南大学联合培养硕士生张钟鸣为共同第一作者，中国农科院植保所周焕斌研究员、海南大学缪卫国教授为共同通讯作者，中国农业科学院严芳副研究员、中国农业大学孙文献教授、中国农科院植保所周雪平教授对该研究工作给予了指导。该研究得到了生物育种重大项目、中国农业科学院南繁专项和中国农业科学院创新工程等项目支持。Liu, L., Zhang, Z., Wang, C., Yan, F., Sun, W., Zhou, X., Miao, W.,
& Zhou, H. (2024). Developing guanine base editors for G-to-T
editing in rice. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13729JIPB面向全球，刊发整合植物生物学研究的重要创新成果，包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、综述、突破性报道、新资源、新技术和评论性文章等。2023年2年SCI_IF: 9.3，位于植物学TOP 3.2%，SCI的Q1区。2023年Scopus数据库中CiteScore: 18.0，位于TOP 2%。JIPB位于中国科学院期刊分区生物学大类1区和植物学小类1区，中国科协《植物科学领域高质量期刊分级目录》T1级，并入选中国科技期刊卓越行动计划。
